Novifotodetektor visoke osjetljivosti
Nedavno je istraživački tim pri Kineskoj akademiji znanosti (CAS) na temelju polikristalnih materijala bogatih galijem galijev oksid (PGR-GaOX) po prvi put predložio novu strategiju dizajna za visoku osjetljivost i visoku brzinu odziva.fotodetektorkroz povezane piroelektrične i fotovodljive učinke sučelja, a relevantno istraživanje objavljeno je u Advanced Materials. Visokoenergetskifotoelektrični detektori(za duboke ultraljubičaste (DUV) do rendgenske trake) kritične su u raznim poljima, uključujući nacionalnu sigurnost, medicinu i industrijsku znanost.
Međutim, trenutni poluvodički materijali kao što su Si i α-Se imaju probleme velike struje curenja i niskog koeficijenta apsorpcije rendgenskih zraka, što je teško zadovoljiti potrebe detekcije visokih performansi. Nasuprot tome, poluvodički materijali galijevog oksida sa širokim pojasom (WBG) pokazuju veliki potencijal za visokoenergetsku fotoelektričnu detekciju. Međutim, zbog neizbježne zamke duboke razine na strani materijala i nedostatka učinkovitog dizajna strukture uređaja, izazovno je realizirati visokoenergetske detektore fotona visoke osjetljivosti i velike brzine odziva temeljene na poluvodičima sa širokim pojasom. Kako bi riješio te izazove, istraživački tim u Kini po prvi je put dizajnirao piroelektričnu fotovodljivu diodu (PPD) temeljenu na PGR-GaOX. Spajanjem piroelektričnog efekta sučelja s efektom fotovodljivosti, performanse detekcije značajno su poboljšane. PPD je pokazao visoku osjetljivost i na DUV i na X-zrake, sa stopama odgovora do 104A/W odnosno 105μC×Gyair-1/cm2, više od 100 puta većim od prethodnih detektora izrađenih od sličnih materijala. Osim toga, piroelektrični učinak sučelja uzrokovan polarnom simetrijom područja osiromašenja PGR-GaOX može povećati brzinu odziva detektora za 105 puta na 0,1 ms. U usporedbi s konvencionalnim fotodiodama, PPDS s vlastitim napajanjem proizvode veće dobitke zbog piroelektričnih polja tijekom prebacivanja svjetla.
Osim toga, PPD može raditi u prednaponskom načinu rada, gdje pojačanje uvelike ovisi o prednaponu, a ultravisoki dobitak može se postići povećanjem prednapona. PPD ima veliki potencijal primjene u sustavima za poboljšanje slike s niskom potrošnjom energije i visokom osjetljivošću. Ovaj rad ne samo da dokazuje da GaOX obećavafotodetektor visoke energijematerijala, ali također pruža novu strategiju za realizaciju visokoenergetskih fotodetektora visokih performansi.
Vrijeme objave: 10. rujna 2024